台積電也靠「它」吃飯!14家台廠搶先布局

第3代半導體碳化矽、氮化鎵,是半導體提高效能的解方之一。在效率更高、體積更小的情形之下,有哪些產業會跟著第3代半導體一起成長茁壯?

第三代半導體雖然發展已經有一段時間,不過,其實今年以來,才逐漸開始廣為人知,尤其是中國在今年發布的「145規畫」(第14個5年規畫),將第三代半導體納入其中,再度引起市場對第三代半導體的關注。

第三代半導體材料的碳化矽(SiC)、氮化鎵(GaN),與第一代半導體材料的矽(Si)、第二代半導體材料的砷化鎵(GaAs)相比,有著尺寸小、效率高、散熱迅速等特性。適合應用於5G基地台、加速快充以及電動車充電樁等相關產品領域,也是目前為止,技術已經足以應用商業化的產品。

國際各大廠科銳(Cree)、英飛凌(Infineon),以及羅姆(ROHM)已進入量產碳化矽的階段。過去3年來,碳化矽、氮化鎵等化合物成本,已下降20%至25%,將有利於終端產品導入第三代半導體的比率逐漸增加。

至於台灣,漢磊(3707)是台廠當中,在碳化矽、氮化鎵領域,著墨最深的指標大廠。

6吋碳化矽已在試產  漢磊、嘉晶明年出貨看俏

今年6月,漢磊與旗下子公司嘉晶(3016)在碳化矽、氮化鎵領域,已開始加速布建產能,瞄準市場對於第三代半導體的需求,6吋碳化矽晶圓已在試產階段,客戶端對於電動車需求最大。漢磊在第三季法說會上表示,下半年只要通過客戶驗證,對於明年出貨量、營收的貢獻,有望較今年成長。

尤其是最近熱門的電動車族群,是第三代半導體瞄準的重要領域。漢磊的650伏特高壓氮化鎵已經通過電動車的車用標準認證,並且開始逐漸導入,在電動車無法阻擋的趨勢下,可以看到第三代半導體在充電領域展現的效益。

除了漢磊,上游晶圓廠中美晶(5483)8月投資35億元,入主砷化鎵晶圓代工廠宏捷科(8086),投入氮化鎵的製程開發,有望能達成上下游互補效應,取得綜效,未來在半導體化合物的市場中,發展潛力值得關注。

想將氮化鎵應用在5G基地台,就必須從基地台的功率放大器(PA)切入。宏遠投顧分析師翁浩軒指出,在現行PA市場,仍使用材料為矽的「橫向擴散金屬氧化物半導體技術」(LDMOS),由於LDMOS僅適用低頻段,5G使用的3.5GHz高頻段,已觸碰到LDMOS製程的天花板。

隨著5G朝向更高頻段發展下,目前只有第三代半導體材料氮化鎵可滿足高頻、低雜訊、高功率、耐高壓及低耗電需求,自然也成為未來5G基地台的主要材料。

全新(2455)已經通過高通第二代5G功率放大器的認證,今年第四季已經開始出貨,只要高通的第二代5G銷售反應不錯,全新將可以跟著受惠,成為明年重要的營收動能。加上明年還有5G手機放量成長和Wi-Fi 6滲透率提升的趨勢,對於功率放大器的需求量只增不減,明年獲利成長勢頭看好。

由於氮化鎵元件目前單價還是偏高,氮化鎵元件應用在電信設備基站滲透率約僅3成。不過,根據工研院預測,只要未來需求量提高,價格應該能持續壓低,到2025年滲透率可達近5成。

輕巧、高效、低發熱  氮化鎵帶動被動元件需求

至於將氮化鎵導入消費性電子領域,則是來自於射頻元件(RF)領域的高速成長。市場調研機構Yole Développement 預估,氮化鎵在射頻元件滲透率年成長率高達7成以上。

以iPhone為例,據市場研調機構TechInsights分析,射頻元件占iPhone總成本的金額,從11 Pro的33美元,成長到12 Pro的44.5美元,漲幅超過3分之1,是所有iPhone零組件當中,成長比率最高的元件。

除了5G基站之外,最早導入氮化鎵的是消費性快速充電零組件,由於氮化鎵小巧、高效能、低發熱的特點,電源內部設計空間因此增加,也會導致整體規格產生質變,同步帶動大功率被動元件需求,以因應大功率充電趨勢,原本尺寸小的電解電容,有可能將會轉換為稍大尺寸的多層陶瓷電容(MLCC)。

國巨集團旗下被動元件廠凱美(2375)產品應用在變壓器約達四成,搭配5G手機快速充電使用的變壓器,已經接到中系手機訂單,預計明年開始放量出貨。

導入第三代半導體,將會是從上游金屬原料、金屬化合物到零組件的變革,台灣雖然在半導體累積了先進製程的技術,不過,若想要更上一層樓,還是需要第三代半導體的材料技術。可預見的是,第三代半導體的相關廠商數量、能見度也會逐漸提高。

(呂玨陞)

文章來源:今周刊


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